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전계 전위 용량

쿨롱의 법칙 - 전기장 - 전위에너지 - 전위 - 용량의 논리적 순서를 마인드맵으로 정리하였습니다.

2022-06-11 22:37:54에 편집됨

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전기장, 전위 및 커패시턴스

고정 전하 간의 기본 상호 작용

쿨롱의 법칙

쿨롬의 법칙 두 점 전하 사이의 정전기적 인력 또는 척력의 크기는 전하 크기의 곱에 정비례하고 두 전하 사이의 거리의 제곱에 반비례합니다. 힘은 두 전하를 연결하는 직선을 따릅니다. 전하의 부호는 같고, 전하 사이의 정전기력은 반발력이 있습니다. 전하의 부호가 다르면 두 전하 사이의 힘이 인력이 됩니다. 진공 상태에서 두 점전하 사이의 정전기적 인력이나 반발력의 크기는 전하 크기의 곱에 정비례하고, 두 점 전하 사이의 거리의 제곱에 반비례합니다. 힘은 두 혐의를 결합하는 선을 따라 있습니다. 전하의 부호가 같으면 전하 사이의 정전기력은 반발력이 있고, 부호가 다르면 전하 사이의 힘은 인력입니다. 1785년 프랑스 물리학자 Charles-Augustin de Coulomb이 처음 출판한 이 책은 자연/자연법칙입니다!

음전하를 다른 전하 또는 양 |q|로 대체하는 것을 "테스트 전하"라고 하며, 다른 일정한 전하 Q를 "필드 소스 전하" 또는 "소스 전하"라고 합니다. 음전하가 어떻게 교체되더라도 양전하의 위치 r에는 "전기장"이라고 부르는 변경되지 않은 구성 요소가 있습니다.

전기장

소스 전하 Q/Q로부터의 거리 r이 변하지 않으면 상자 내부는 변하지 않은 부분입니다. ke는 쿨롱 상수(정전기력 상수라고도 함)라고 합니다. 상자 내부의 이 부분을 "전기장"이라고 합니다.

전기장은 단위(시험) 전하에 의해 가해지는 쿨롱 힘/정전기력/전기장 힘입니다.

전기장은 단위 전하가 가하는 힘이다.

중력장은 g이다 중력장은 단위 질량당 물체가 가하는 힘입니다. g는 가속도라고도 합니다. 전기장 E의 특성은 무엇입니까?

전기장과 전기장 강도는 동의어입니다. 전기장의 크기는 전기장의 세기이며, 전기장이 우세해야 합니다. 영어에는 전기장 강도라는 단어가 없습니다.

전기장의 배치 규칙

점전하의 전기장은 모든 곳에서 동일하지 않습니다. 쿨롱의 법칙에 따르면 공식 변환은 왼쪽과 같습니다. 참고: 루트는 무엇입니까? 정의는 무엇입니까?

빛의 속도와 관련된

가상 전기장선 전하를 점으로 표시하면 "전기장선"이 방출됩니다. 자기장 선은 자기장 강도와 방향을 그래픽으로 나타낸 것이며 실제 물리적 의미를 나타내지는 않습니다. 그러나 실제 조건에 따르면 이러한 가상 전기력선의 수는 실제로 전하량에 비례합니다. 전기력선의 개수를 전하의 개수로 가정하자! 전기력선은 절대 교차하지 않습니다! 음전하 또는 무한대에서 종료됩니다. 전기장 강도 E와 전기력선 사이의 관계는 무엇입니까?

전기장선은 빛의 조명과 마찬가지로 소스 전하의 3차원 균일한 발산입니다. 거리 r에서 공의 표면적은 4πr^2이고,

1단위의 표면적 A에는 몇 개의 전기력선이 있습니까? r은 변수이므로 2r과 3r의 전기력선을 연구할 필요가 없습니다. 역제곱 법칙, 의미: 3차원 공간에서 점 광원 방사선의 기하학적 희석

전기장 E는 전기력선(전하) 밀도의 1/ε배입니다. 이것이 바로 소스입니다!

1. 소스 전하로부터의 거리가 동일한 경우 전기장의 크기는 동일합니다. 2. 전기력선이 촘촘할수록 전기장은 커집니다. 전기력선이 희박할수록 전기장은 작아집니다. 전기력선의 밀도는 전기장의 세기이다.

특정 지점의 여러 전기장은 벡터로 합성 가능/각각 자체 구형 반경 계산 곡선 전기력선은 모든 전기장의 합입니다.

정전기 차폐

1. 도체 정전기 균형 2. 패러데이 케이지. 유도된 전하는 케이지 외부의 전기장을 상쇄하는 반대 전기장을 생성합니다.

쿨롱의 법칙에 대한 유효 조건

1. 쿨롱 상수 k가 구형과 관련되어 있기 때문에 전하는 구형 대칭으로 분포됩니다(예: 점 전하 또는 대전된 금속구). 오른쪽 그림에는 전하 주위에 도체가 있는데, 이는 전기장 강도의 균일한 분포에 영향을 미칩니다. 특정 지점의 쿨롱 힘은 쿨롱의 법칙에 적합하지 않습니다. 그러나 특정 지점에서의 전기장의 세기를 알면 쿨롱 힘을 계산할 수 있습니까? 확신하는.

2. 전하는 서로 상대적으로 고정되어 있어야 합니다.

전기장의 논리적 요약

고정 전하 간의 기본 상호 작용 → 힘

전기장은 단위 전하가 가하는 힘이다.

전기력선의 밀도는 전하의 밀도를 나타낼 수 있습니다.

전기력선의 밀도는 전기장의 강도를 나타냅니다.

잠재적인

전기적 위치에너지

기본 논리

전기장은 단위 전하가 가하는 힘이며, 전기장 Q의 모든 전하는 이 힘의 영향을 받습니다. 에너지와 힘은 직접적인 관련이 있습니다. 힘이 가해지면 거기에는 에너지가 존재해야 합니다.

점전하 전기장의 전위에너지

양전하 전기장의 전위에너지

1. 쿨롱 힘에 의한 일

쿨롱 힘이 한 일 쿨롱 힘의 작용 하에서 전하 q를 테스트합니다. B 지점에서 A 지점까지 쿨롱 힘은 양의 작용을 합니다. 에너지 보존 법칙에 따르면, 양의 일은 전기 퍼텐셜 에너지가 감소한 것입니다. 음수 기호는 감소된 전기적 위치 에너지를 나타내며, 이는 수행된 작업과 동일합니다. 에너지는 크기만 있고 방향은 없습니다.

B점의 전기적 위치에너지는 A점의 전기적 위치에너지보다 크다

쿨롱 힘이 행한 일의 양은 전위 에너지의 차이입니다. 전위 에너지의 수준은 행한 일로 판단할 수 있습니다.

2. 쿨롱 힘은 가변적인 힘이며, 가변적인 힘에 의해 이루어진 일의 양

쿨롱 힘은 가변적인 힘이다 점전하 q를 테스트하면 쿨롱 힘이 B 지점에서 A 지점으로 작용합니다. 쿨롱 힘은 위치와 관련된 가변 힘으로 변위가 약간 변하면 힘도 변합니다.

쿨롱 힘이 가변 힘으로 수행한 작업의 수학적 그래프(적분), 결론을 기억하는 것이 좋습니다.

3. 쿨롱 힘은 A → 에서부터 변화합니다.

쿨롱 힘이 A→무한으로 변할 때, F→0 쿨롱 힘의 작용 하에서 테스트 전하 q는 A 지점에서 무한대까지 쿨롱 힘이 양의 작용을 하며 에너지 보존 법칙의 공식은 다음과 같습니다. 음수 기호는 일이 감소하면 전위 에너지가 증가하고 그 반대도 마찬가지라는 것을 의미합니다. 에너지는 크기만 있고 방향은 없습니다.

쿨롱 힘이 한 일은 그 지점에서의 전위 에너지입니다.

1. 전위에너지의 영점은 무한대이고, 쿨롱 힘은 무한대에서 0이다. A 지점에서 0까지 수행된 일의 양은 해당 지점에서의 전위 에너지입니다. 2. 전하 주위의 전위에너지의 크기는 시험 전하의 양에 정비례하고, 근원 전하로부터의 거리에 반비례합니다.

음전하 전기장의 전위에너지

쿨롱 힘이 한 일은 두 지점 사이의 전위 에너지의 차이입니다.

테스트 전하 q는 쿨롱 힘의 작용을 받습니다. A 지점에서 B 지점까지 쿨롱 힘은 에너지 보존 법칙에 따라 감소된 전위 에너지가 쿨롱 힘에 의해 수행되는 작업입니다.

A점의 전기적 위치에너지는 B점의 전기적 위치에너지보다 크다

두 점 사이에 수행된 작업의 양

점전하 q와 점 A에서 점 B까지 전계력에 의해 수행된 일의 양을 테스트합니다.

이 시점부터 쿨롱 힘(균일한 속도와 극도로 느린 속도)을 극복하기 위해 외부 힘이 행한 모든 일은 그 지점에서의 전위 에너지입니다.

증가된 전기 위치 에너지는 쿨롱 힘을 극복하기 위해 수행된 작업입니다.

음전하 주변의 전위 에너지는 음수이고 무한대의 전위 에너지는 0입니다. 음전하에 가까울수록 전위에너지의 절대값이 커집니다.

점전하 위치에너지 변화

전계력과 일------전계력과 전위에너지------일과 위치에너지의 차이

점전하의 전위에너지 규칙 변화

1. 힘은 일의 기울기와 위치 에너지 기울기(음수 값)입니다. 단일 전하, 양전하 및 음전하의 위치 에너지 다이어그램을 참조하세요. 2. |전위 에너지|가 클수록 힘이 커집니다. 3. 힘이 클수록 전기장이 커집니다.

균일한 전기장의 전위에너지

균일한 전기장

보라색 상자는 균일한 전기장으로 볼 수 있습니다.

쿨롱 힘의 작용 하에서 전하 q를 테스트하면 쿨롱 힘은 A 지점에서 B 지점까지 양의 작용을 합니다. 에너지 보존 법칙에 따르면, 한 일은 전위 에너지의 감소이며, 음수 부호는 전위 에너지의 감소를 나타냅니다.

A점의 전기적 위치에너지는 B점의 전기적 위치에너지보다 크다

쿨롱 힘은 일정한 힘이며 A→B에서 한 일입니다.

균일한 전기장의 최대 전위에너지, d: 플레이트 간격 전위에너지의 영점은 어디인가?

균일한 전기장 위치 에너지 변화

균일한 강도: 전기장의 크기는 어디에서나 동일하며, 전기장력은 어디에서나 동일합니다. 전위 에너지의 영점에 주의하세요.

M점의 전기적 위치에너지는 얼마인가?

균일한 전기장의 전위에너지 공식에서 거리가 점전하 위치에너지 공식에서 거리와 반대인 이유는 무엇입니까?

E는 점 전하에 따라 변하기 때문에 위치 에너지는 소스 전하로부터의 거리에 반비례합니다.

균일한 전기장 E는 다음과 같이 결정됩니다.

서로 다른 시스템의 전위 에너지를 비교하는 것은 의미가 없습니다.

쿨롱의 법칙의 유용한 부산물

전계 강도는 전하 밀도의 1/ε입니다. ---이 공식은 점전하 전기장에 국한되지 않습니다. → 단위 면적당 전하량의 1/ε이 전기장 강도입니다.

평행판 도체로 구성된 전계 강도 2Q: 플레이트의 총 양전하 및 음전하 수, 전계 강도 중첩 S: 보드의 면적 ε: 유전율, ε0 진공 유전율

전기 위치 에너지의 단위

전위에너지는 전기장의 힘이 한 일에 따라 정의되므로 전위에너지의 단위는 일의 단위인 줄(J)과 동일하다.

전위에너지의 논리적 요약

물체에 힘이 가해지면 그곳에 에너지가 존재해야 합니다. 힘은 에너지의 변화입니다.

전기장은 힘의 장이다 전기장력이 행한 양의 일은 감소된 전위 에너지입니다

전기장의 힘이 없는(또는 힘의 균형이 맞는) 위치를 0 기준점으로 결정 알짜힘은 0, 전기장은 0, 전위에너지는 0이다.

특정 지점에서 시작하여 전기장력에 의해 수행된 모든 양의 일은 해당 지점의 전위 에너지를 나타냅니다.

전위의 정의

통일법칙의 추구는 물리학 발전의 원동력입니다. 통일법칙은 변수를 최대한 없애는 것을 요구합니다! 전위는 시험전하의 영향을 받지 않은 전위에너지이다. 전위는 전기장에서 단위전하가 갖는 전위에너지이다. SI 단위 볼트(Volt), 기호 V 또는 J/C

이 시점에서 전하량이 1C인 전하 전위 에너지는 1J이고, 이 시점의 전위는 1V입니다.

점전하 전기장의 전위

r: 소스 전하로부터의 거리

노란색은 0V입니다. 색상이 어두울수록(→보라색 또는 →파란색) 전위의 절대값이 커집니다. 1. 전위는 전위에너지의 영점까지 전기력선의 방향을 따라 점차 감소한다. 2. 전위에너지의 영점을 지나면 음의 값으로 계산된 전위도 점차 감소한다(절대값에 따라 증가). 3. 전위는 전위에너지의 영점 위치와 완전히 일치합니다. 이는 크기만 가지며 방향은 없습니다. 4. 가는 선과 원은 등전위를 나타내며, 등전위에너지(/C)도 나타냅니다.

균일한 전기장의 전위

l: 음전하를 띤 판으로부터의 거리

전위차

포인트 충전의 잠재적 차이

파란색: 전위차

균일한 전기장의 전위차

두 점 AB 사이의 전위차(전압이라고도 함)는 단위 전하가 한 일과 단위 전하의 전위 에너지 차이입니다. 단위전하 Ed가 한 일, d: 점 AB 사이의 거리 AB 사이의 전기장이 동일합니다/선형 밀도가 동일합니다

보드 간격

전하 q의 모든 위치에너지는 운동에너지로 변환됩니다.

전위의 논리적 요약

전위는 전기장에서 단위 전하가 갖는 전위 에너지입니다.

일반적으로 무한거리에서의 전위에너지는 0, 지표면에서의 전위에너지는 0으로 규정된다. 전위 영점은 전위 에너지 영점과 같습니다.

두 지점 사이의 전위차는 두 지점 사이를 이동하는 단위 전하가 수행한 작업입니다.

전기장-전위에너지-전위개요

포인트 충전

1. 화살표가 있는 굵은 검정색 선: 전기력선 - 전기력선 특정 지점의 선 밀도는 전기장의 크기, 전기장의 크기 및 전하의 밀도입니다. 전기력선은 전기력선의 방향을 따라 교차하지 않으며, 전기력선의 밀도가 작을수록 전기장이 작아지고 전기장력도 작아집니다. 2. 색상과 깊이는 전위 에너지를 나타냅니다. 노란색은 0 전위 에너지를 나타냅니다. 색상이 어두울수록 |전위 에너지|는 0입니다. 3. 얇은 코일은 등전위면을 나타내며, 전위에너지가 동일한 면이기도 합니다. 4. 전기력선의 밀도가 높을수록 전기력이 커지고, 같은 거리에서 더 많은 일을 하고, 전위에너지가 커지고 등전위선의 밀도가 높아집니다. 5. 전기력선은 등전위면에 수직이며, 전기력선의 방향을 따라 전위는 점차 감소합니다.

균일한 전기장

전하량에 따라 안정적이고 균일한 전기장 구축 가능

정전 용량

고정 전하 사이에는 상호 작용이 있습니다.

전기장력

전기장

전기적 위치에너지

전위와 전위차

두 개의 전도성 플레이트를 전원 공급 장치에 연결합니다. 플레이트의 양전하와 음전하의 균형이 맞춰지면 두 개의 플레이트가 에너지를 저장합니다.

커패시터 란 무엇입니까?

두 평행판의 전기장은 양전하와 음전하의 균형을 이루며, 전하를 저장할 수 있는 부품을 커패시터라고 합니다. 일반적으로 중간에 유전체라고 불리는 절연층으로 분리된 두 개의 전도성 표면판으로 구성됩니다. 기존 커패시터에서 전기 에너지는 두 전극판 사이의 전기장에서 분리된 전하(보통 전자)에 의해 정적으로 저장됩니다. <에너지/전하를 저장하는 용기>

커패시터의 정의

Q: 커패시터가 운반하는 전하량은 하나의 플레이트가 운반하는 전하량을 나타냅니다. U: 커패시터의 두 판 사이의 전위차 커패시턴스(Capacitance): 단위 전압당 저장된 전하량

SI 국제 단위계에서 정전 용량의 단위는 패럿(farad)이며, 약어로는 방법, 기호: F입니다. 즉, 커패시터에 1C의 전하가 흐를 때 두 판 사이의 전위차는 1V이고 커패시터의 커패시턴스는 1F입니다. F 단위는 매우 크며 실무에서 흔히 사용하는 단위는 주로 마이크로패럿(μF)과 피코패럿(pF)이다. 1μF = 10^-6F 1pF = 10^-12F

공식으로 보면 커패시터의 크기는 충전량과 전압에 영향을 받는 것처럼 보이지만 그렇지 않습니다!

이상적으로 정전용량 크기는 플레이트 면적과 유전체 두께에 따라 달라집니다. 각 특정 커패시터를 제조할 때 커패시턴스 크기가 고정됩니다. (가변 콘덴서 제외)

유전체

일반적인 유전체(유전체 재료)에는 세라믹, 박막(플라스틱, 종이), 금속의 산화물 층(알루미늄, 탄탈륨, 니오븀), 운모, 유리, 종이, 공기 및 진공이 포함됩니다.

1. 왼쪽 그림: 판 중앙에 도체가 추가되면 전하가 흐르고 에너지가 손실됩니다. 따라서 유전체는 절연체입니다. 2. 유전체는 적용된 전기장에 의해 분극화될 수 있습니다. 물질 분극은 정전기 유도와 유사합니다(가운데 이미지). 3. 유전체 재료에는 느슨하게 결합된 전자나 자유 전자가 없습니다. 전기장에 놓이면 유전체의 전하는 재료 밖으로 흘러나오지 않고 원래의 평균 평형 위치에서 약간만 벗어납니다. (오른쪽 사진)

세라믹 콘덴서

양극과 음극을 구별해야 합니까?

필름 콘덴서

양극과 음극을 구별해야 합니까?

전해 콘덴서

1. 양극은 금속박이고, 그 위의 산화물층은 유전체입니다! 2. 전해질에 담근 종이는 음극이고 다른 금속 호일은 음극 리드입니다. 3. 전해콘덴서는 양극재가 전해질이라 하여 붙여진 이름입니다. 4. 양극과 음극을 구별할 필요가 있습니다. 세라믹과 필름 커패시터는 모두 유전체를 의미합니다. 이 그림은 금속 산화물 층 유전체를 보여줍니다.

탄탈륨 커패시터

양극과 음극을 구별하세요 양극: 탄탈륨 블록 음극: 이산화망간 유전체는 탄탈룸 펜톡사이드입니다.

다양한 유전체는 커패시턴스에 큰 영향을 미칩니다.

슈퍼 커패시터

1. 슈퍼커패시터는 에너지 밀도, 즉 단위 부피당 저장할 수 있는 에너지가 높다. 위와 아래의 수치를 비교해 보면, 슈퍼커패시터의 정전용량 값은 전해콘덴서의 최대 20,000배에 이릅니다. 2. 기존 슈퍼커패시터의 에너지 밀도는 기존 배터리/충전식 배터리의 약 10%입니다. 기존 커패시터와 충전식 배터리 사이에는 큰 격차가 있으며, 슈퍼커패시터는 격차를 해소하는 데 확실한 역할을 합니다. 최대 12,000패럿/1.2볼트를 달성할 수 있습니다. 3. 기존 슈퍼커패시터의 에너지 밀도는 기존 배터리의 약 10%인 반면, 전력 밀도는 일반적으로 10~100배 더 높습니다. 전력 밀도는 에너지 밀도와 에너지가 부하에 전달되는 속도를 곱한 값입니다. 전력 밀도가 높을수록 충전/방전 주기가 짧아집니다. 이는 배터리와 병렬 연결에 이상적이며 전력 밀도 측면에서 배터리 성능을 향상시킬 수 있습니다.

슈퍼커패시터(전기화학 커패시터)는 이온 투과성 막(분리막)으로 분리된 두 개의 전극과 두 전극을 이온적으로 연결하는 전해질로 구성됩니다. 전극에 전압이 가해지면 분극이 발생하면 전해질 내의 이온이 전극과 반대 극성의 전기 이중층을 형성합니다.

정격전압

특정 전계 강도 이상에서는 커패시터의 유전체가 전도성이 되어 용량성 기능을 잃습니다. 얇은 제품에 표시된 정격전압은 항복전압보다 낮아야 합니다.

중요 설명: 이 마인드맵 노트의 사진은 주로 Wikipedia 및 개인 제작물입니다. 일부 사진은 지식 포인트를 충족하기 위해 조정 및 통합되었습니다. 침해가 있는 경우 알려주시기 바랍니다. 우리와 그것을 제거하십시오.